(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ接合シールは、
光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる光学監視層と、
少なくとも前記光学監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記光学監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された第２の材料からなるエッジ接合層と、
を含み、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆する、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、更に、
前記光学監視層から放出される種を検出するように用意された光学的監視機器を備える装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、前記プラズマ環境に暴露されたときに揮発性のケミカルを放出するように構成される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記揮発性のケミカルは、発光分光法システムによって検出される、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の材料の少なくとも一部は、リン含有分子からなる、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、ポリホスファゼン含有ポリマである、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の材料の少なくとも一部は、硫黄含有分子からなる、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、前記プラズマ環境に暴露されたときに光反射率が変化するように構成される、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、前記プラズマ環境に暴露されたときに光散乱特徴に変化を生じるように構成される、装置。
【請求項１０】
プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ整合シールは、
前記プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるように構成された第１の材料からなる電気監視層と、
少なくとも前記電気監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記電気監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなるエッジ接合層と、
を含み、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、更に、
前記電気監視層に接続された電気的監視機器を備える装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１の材料は、伝導性のポリマである、装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置であって、更に、
前記静電チャックの前記エッジビードと前記電気監視層との間に前記エッジ接合層の一部分を散在させている、装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置であって、
前記電気監視層と前記静電チャックとの合計抵抗値は、前記プラズマ環境への暴露に基づいて変化するように構成される、装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置であって、更に、
前記プラズマから前記静電チャックの基板へ伝導される直流電流の差を測定するように構成された電流測定機器を備える装置。
【請求項１６】
プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ接合シールは、
前記プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるとともに光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる電気監視層と、
少なくとも前記監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなるエッジ接合層と、
を含み、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆する、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、更に、
前記監視層に接続された電気的監視機器を備える装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置であって、
前記第１の材料は、伝導性のポリマである、装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の装置であって、更に、
前記静電チャックの前記エッジビードと前記監視層との間に前記エッジ接合層の一部分を散在させている、装置。
【請求項２０】
請求項１６に記載の装置であって、
前記監視層と前記静電チャックとの合計抵抗値は、前記プラズマ環境への暴露に基づいて変化するように構成される、装置。
【請求項２１】
請求項１６に記載の装置であって、更に、
前記プラズマから前記静電チャックの基板へ伝導される直流電流の差を測定するように構成された電流測定機器を備える装置。
【請求項２２】
請求項１６に記載の装置であって、更に、
前記監視層から放出される種を検出するように用意された光学的監視機器を備える装置。
【請求項２３】
静電チャックのエッジビードの近くのプラズマ誘起浸食を監視する方法であって、
光学監視層を含むエッジ接合シールを前記エッジビードのすぐ近くに配置することと、
光学的なシステムを使用して、前記静電チャックの近くに存在する揮発性の種のベースラインレベルを測定することと、
前記光学的システムを使用して、前記光学監視層から放出される揮発性の種を検出することと、
放出される揮発性の種を検出し続けて、前記光学監視層の浸食のレベルを評価することと、
を備え、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆するように配置される、方法。
【請求項２４】
静電チャックのエッジビードの近くのプラズマ誘起浸食を監視する方法であって、
電気監視層を含むエッジ接合シールを前記エッジビードのすぐ近くに配置することと、
前記電気監視層の電気抵抗のベースラインレベルを測定することと、
前記抵抗の差を測定し続けて、前記電気監視層の浸食のレベルを評価することと、
を備え、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆するように配置される、方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、参照によって全体を本明細書に組み込まれる２００８年５月２３日出願の米国出願第１２／１２６，６２５号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、全体として、半導体、データストレージ、フラットパネルディスプレイ、及び、それらに関連する産業又はその他の産業で使用されるプロセス設備の分野に関する。より詳細には、本発明は、プラズマベースのプロセスツールで使用される静電チャックエッジビード材料の浸食を監視するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの幾何形状（すなわち集積回路の設計ルール）は、数十年前に集積回路（ＩＣ）デバイスが初めて導入されて以来、劇的にサイズを縮小させてきた。ＩＣは、一般に、「ムーアの法則」に従っており、これは、１枚の集積回路チップ上に製作されるデバイスの数が２年で２倍になることを意味する。今日のＩＣ製作設備は、６５ｎｍ（０．０６５μｍ）特徴サイズのデバイスを日常的に生産しており、将来の製作設備は、間もなく、更に小さい特徴サイズのデバイスを生産するようになるであろう。
【０００４】
ＩＣ設計ルールの縮小に伴い、プラズマエッチングチャンバ及びデポジションチャンバを含む様々な製作工程に枚葉式の処理を用いることが、半導体製造の増勢になっている。枚葉式のリアクタは、温度、及びウエハ（又はその他の基板タイプ）全体の温度均一性の両方を制御しつつ、処理中にウエハを邪魔にならない形で固定するように、設計されなければならない。
【０００５】
処理を実施されるべきウエハの前面の一部分に係合する機械的ウエハクランプは、ガスフローを妨害する、プラズマ分布を変化させる、及びヒートシンクとして機能することによって、プロセス均一性の問題を発生させる可能性がある。設計が適正でないと、機械的ウエハクランプは、ウエハの汚染及びその他の問題につながる微粒子を生成することもある。
【０００６】
静電チャック（ＥＳＣ）は、処理中にウエハを適所に保持するために静電ポテンシャルを使用し、そうしてウエハの裏側のみと接触を持つことによって、機械的クランプの問題を回避する。静電チャックは、相対する電荷を基板上に誘導することによって動作し、それによってチャックと基板との間に静電引力を発生させる。引力の程度は、誘導される電荷の量、及び伝導効果ゆえに電荷が分散する速度に依存する。静電力を導入及び制御するために、電圧バイアスが用いられ、例えば基板がチャックに移された直後など、処理サイクルの一部の間にのみ印加されてよい。或いは、電圧バイアスは、処理サイクルの間ずっと印加され続けてもよい。例えば、プラズマの伝導特性の使用は、ＥＳＣ＆ウエハシステムの一端子への電気的接続の手段を提供することができる。
【０００７】
図１を参照すると、典型的な先行技術ＥＳＣ構造１００は、陽極酸化アルミベース１０１と、ヒータ接合層１０３と、ヒータ１０５と、ヒータ板１０７と、セラミック接合層１０９とを含む。ＥＳＣ構造１００には、セラミックトップ片１１１が被せられる。ヒータ接合層１０３、ヒータ１０５、ヒータ板１０７、及びセラミック接合層１０９は、エッジ接合シール１１３によって、周囲のプラズマ環境及び腐食性ケミカルに直接接触しないように保護される。
【０００８】
ヒータ接合層１０３は、通常、シリカ（例えば非晶質ＳｉＯx）を含浸されたシリコーン層からなる。ヒータ１０５が、ポリイミドに包まれた金属抵抗素子からなることが多い一方で、ヒータ板１０７は、通常、アルミニウムから製作される。セラミック接合層１０９には、通例、セラミック（例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3））が充填されたシリコーン材料が用いられる。セラミックトップ片１１１は、通例、アルミナから製作される。
【０００９】
エッジ接合シール１１３は、例えば、エポキシ、シリコーン、又はポリイミドをベースにしたポリマからなってよい。エッジ接合シール１１３は、ヒータ１０５、ヒータ板１０７、ヒータ接合層１０３、及びセラミック接合層１０９をプラズマ浸食から保護する。しかしながら、上記のように、エッジ接合シール１１３は、プラズマに暴露されており、化学反応及びイオン衝撃の両方から浸食を生じる可能性がある。ＥＳＣ構造１００は、広範囲に及ぶ温度で動作するので、浸食の影響に加えて、温度の急な傾斜又は材料の熱膨張係数の差によって、破砕又は剥離などの要因に起因する損傷も引き起こされる可能性がある。
【００１０】
更に、プラズマに対する接合ラインの直接暴露は、粒子を発生させて、デバイス歩留まりに悪影響を及ぼす可能性がある。接合ラインの浸食は、のちのエッジビード修復を阻み、最終的なパーツ寿命に影響する。したがって、最大エッジビード浸食深さを制限してウエハ歩留まりへの影響を最小限に抑え、総ツール動作費を削減するために、インジケータメカニズムが必要である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の第１の形態は、プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ接合シールは、
光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる光学監視層と、
少なくとも前記光学監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記光学監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された第２の材料からなるエッジ接合層と、
を含み、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆する、装置である。
本発明の第２の形態は、プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ整合シールは、
前記プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるように構成された第１の材料からなる電気監視層と、
少なくとも前記電気監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記電気監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなるエッジ接合層と、
を含み、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆する、装置である。
本発明の第３の形態は、  プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ接合シールは、
前記プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるとともに光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる電気監視層と、
少なくとも前記監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなるエッジ接合層と、
を含み、
前記エッジ接合シールは、ヒータ接合層とヒーターとヒータ板とセラミック接合層とで構成される積層構造の側面を被覆する、装置である。
典型的な実施形態では、プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置が開示される。装置は、静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを含む。エッジ接合シールは、光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる光学監視層と、少なくとも監視層とプラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層とを含む。エッジ接合層は、プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすくプラズマ環境に十分に暴露されると監視層をプラズマ環境に暴露させるように構成された第２の材料からなる。
【００１２】
別の典型的な実施形態では、プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置が開示される。装置は、静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを含む。エッジ接合シールは、プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるように構成された第１の材料からなる電気監視層と、少なくとも監視層とプラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層とを含む。エッジ接合層は、プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすくプラズマ環境に十分に暴露されると監視層をプラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなる。
【００１３】
別の典型的な実施形態では、プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置が開示される。装置は、静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを含む。エッジ接合シールは、プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるとともに光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる監視層を含む。エッジ接合シールは、更に、少なくとも監視層とプラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層を含む。エッジ接合層は、プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすくプラズマ環境に十分に暴露されると監視層をプラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなる。
【００１４】
別の典型的な実施形態では、静電チャックのエッジビードの近くのプラズマ誘起浸食を監視する方法が開示される。方法は、光学監視層を含むエッジ接合シールをエッジビードのすぐ近くに配置することと、光学的なシステムを使用して、静電チャックの近くに存在する揮発性の種のベースラインレベルを測定することと、光学的なシステムを使用して、光学監視層から放出される揮発性の種を検出することと、放出される揮発性の種を検出し続けて、光学監視層の浸食のレベルを評価することとを含む。
【００１５】
別の典型的な実施形態では、静電チャックのエッジビードの近くのプラズマ誘起浸食を監視する方法が開示される。方法は、電気監視層を含むエッジ接合シールをエッジビードのすぐ近くに配置することと、電気監視層の電気抵抗のベースラインレベルを測定することと、抵抗の差を測定し続けて、電気監視層の浸食のレベルを評価することとを含む。
【００１６】
本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１］
プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ接合シールは、
光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる光学監視層と、
少なくとも前記光学監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記光学監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された第２の材料からなるエッジ接合層と、
を含む、装置。
［適用例２］
適用例１に記載の装置であって、更に、
前記光学監視層から放出される種を検出するように用意された光学的監視機器を備える装置。
［適用例３］
適用例１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、前記プラズマ環境に暴露されたときに揮発性のケミカルを放出するように構成される、装置。
［適用例４］
適用例３に記載の装置であって、
前記揮発性のケミカルは、発光分光法システムによって検出される、装置。
［適用例５］
適用例１に記載の装置であって、
前記第１の材料の少なくとも一部は、リン含有分子からなる、装置。
［適用例６］
適用例１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、ポリホスファゼン含有ポリマである、装置。
［適用例７］
適用例１に記載の装置であって、
前記第１の材料の少なくとも一部は、硫黄含有分子からなる、装置。
［適用例８］
適用例１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、前記プラズマ環境に暴露されたときに光反射率が変化するように構成される、装置。
［適用例９］
適用例１に記載の装置であって、
前記第１の材料は、前記プラズマ環境に暴露されたときに光散乱特徴に変化を生じるように構成される、装置。
［適用例１０］
プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ整合シールは、
前記プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるように構成された第１の材料からなる電気監視層と、
少なくとも前記電気監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記電気監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなるエッジ接合層と、
を含む、装置。
［適用例１１］
適用例１０に記載の装置であって、更に、
前記電気監視層に接続された電気的監視機器を備える装置。
［適用例１２］
適用例１０に記載の装置であって、
前記第１の材料は、伝導性のポリマである、装置。
［適用例１３］
適用例１０に記載の装置であって、更に、
前記静電チャックの前記エッジビードと前記電気監視層との間に前記エッジ接合層の一部分を散在させている、装置。
［適用例１４］
適用例１０に記載の装置であって、
前記電気監視層と前記静電チャックとの合計抵抗値は、前記プラズマ環境への暴露に基づいて変化するように構成される、装置。
［適用例１５］
適用例１０に記載の装置であって、更に、
前記プラズマから前記静電チャックの基板へ伝導される直流電流の差を測定するように構成された電流測定機器を備える装置。
［適用例１６］
プラズマ環境で使用するための静電チャックの損耗を監視するための装置であって、
前記静電チャックのエッジビードに装着されるように構成されたエッジ接合シールを備え、
前記エッジ接合シールは、
前記プラズマ環境への暴露に基づいて抵抗性を変化させるとともに光学的に監視可能な種を放出するように構成された第１の材料からなる電気監視層と、
少なくとも前記監視層と前記プラズマ環境との間に散在されるように構成されたエッジ接合層であって、前記プラズマ環境との反応に起因する浸食を受けやすく前記プラズマ環境に十分に暴露されると前記監視層を前記プラズマ環境に暴露させるように構成された電気的に非伝導性の材料からなるエッジ接合層と、
を含む、装置。
［適用例１７］
適用例１６に記載の装置であって、更に、
前記監視層に接続された電気的監視機器を備える装置。
［適用例１８］
適用例１６に記載の装置であって、
前記第１の材料は、伝導性のポリマである、装置。
［適用例１９］
適用例１６に記載の装置であって、更に、
前記静電チャックの前記エッジビードと前記監視層との間に前記エッジ接合層の一部分を散在させている、装置。
［適用例２０］
適用例１６に記載の装置であって、
前記監視層と前記静電チャックとの合計抵抗値は、前記プラズマ環境への暴露に基づいて変化するように構成される、装置。
［適用例２１］
適用例１６に記載の装置であって、更に、
前記プラズマから前記静電チャックの基板へ伝導される直流電流の差を測定するように構成された電流測定機器を備える装置。
［適用例２２］
適用例１６に記載の装置であって、更に、
前記監視層から放出される種を検出するように用意された光学的監視機器を備える装置。
［適用例２３］
静電チャックのエッジビードの近くのプラズマ誘起浸食を監視する方法であって、
光学監視層を含むエッジ接合シールを前記エッジビードのすぐ近くに配置することと、
光学的なシステムを使用して、前記静電チャックの近くに存在する揮発性の種のベースラインレベルを測定することと、
前記光学的システムを使用して、前記光学監視層から放出される揮発性の種を検出することと、
放出される揮発性の種を検出し続けて、前記光学監視層の浸食のレベルを評価することと、
を備える方法。
［適用例２４］
静電チャックのエッジビードの近くのプラズマ誘起浸食を監視する方法であって、
電気監視層を含むエッジ接合シールを前記エッジビードのすぐ近くに配置することと、
前記電気監視層の電気抵抗のベースラインレベルを測定することと、
前記抵抗の差を測定し続けて、前記電気監視層の浸食のレベルを評価することと、
を備える方法。
添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を例示しているにすぎず、本発明の範囲を限定するものと見なされてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術静電チャックの一部分の断面図である。
【図２】本発明の典型的な実施形態にしたがった、インジケータメカニズムを組み入れたエッジ接合シールを有する静電チャックの断面図である。
【図３】本発明の別の典型的な実施形態にしたがった、インジケータメカニズムを組み入れたエッジ接合シールを有する静電チャックの断面図である。
【図４】本発明の更に別の典型的な実施形態にしたがった、インジケータメカニズムを組み入れたエッジ接合シールを有する静電チャックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下で論じられる様々な実施形態は、ＥＳＣ内のエッジ接合シールがいつ浸食されるかを監視してヒータ及びその他の接合層を保護するための手段を開示している。様々な実施形態は、ＥＳＣのエッジビード内の監視ベルト又は監視層を開示しており、これは、独立した浸食インジケータ、又は様々な光学監視及び電気監視の器具類と組み合わされたインジケータのいずれかを伴う。監視層は、プラズマに暴露されると、プラズマ種と反応して揮発性のケミカル（化学物質）を生成する。揮発性のケミカルは、例えば発光分光法（ＯＥＳ）システムによって検出することができる。
【００１９】
その他の実施形態では、単純な反射性システム又は光学散乱システムによって監視層の変化が検出されてよい。これらの及び関連の光学測定システムの設計は、当該分野で既知である。
【００２０】
或いは、プラズマ浸食反応が、測定される伝導層の電気抵抗を変化させるゆえに、監視層の抵抗が測定されてよい。更に別の代替的な実施形態では、伝導性又は半導性の周縁層及びＥＳＣのベースを通じてプラズマからアースへの電流が監視されてよい。
【００２１】
図２を参照すると、典型的ＥＳＣ構造２００の一部分は、エッジ接合層２０１及び光学監視層２０３を含む。エッジ接合層２０１及び光学監視層２０３は、任意の標準的ＥＳＣ構造に使用されて、エッジ接合シール１１３（図１）に取って代わってよい。
【００２２】
光学監視層２０３は、典型的ＥＳＣ構造２００のエッジビード内に配置され、エッジ接合層２０１の接合材料によって挟まれる。図２に示されるように、接合層の設計及び材料の特性にしたがって、半径方向の相対的な及び絶対的な位置が決定される。このような設計基準は、所定の材料の組み合わせについて当業者にとって既知である。
【００２３】
機能的に、エッジ接合層２０１の接合材料の外側層がプラズマによって浸食されると、光学監視層２０３は、プラズマ環境に直接暴露され、上記のように、光信号又は電気信号のいずれかが変更される。これらの信号は、ＥＳＣの交換時期を示すために監視されてよい。場合によっては、取り外されたＥＳＣのエッジビードを修復して最終的なパーツ寿命を引き延ばすことによって、ツールの所有費用が削減してもよい。
【００２４】
特定の典型的な実施形態では、光学監視層２０３の監視機能は、光学発光、又はその他の光学特性の変化を利用する。この場合、光学監視層２０３は、特定の揮発性の種又は化合物を形成するように構成された特定の元素を含む。特定の種又は化合物は、プラズマの中のプロセス種によって生成されるその他の信号と異なる波長及び強度特徴を持つ。したがって、光学監視層２０３内の特定の元素は、注入ガス、ハードウェアパーツ、又はウエハ膜のいずれの中にも存在しない。或いは、元素は、光学監視層２０３から放出されたときに適度な監視結果を提供するのに十分に低い濃度でガス、パーツ、又は膜の中に存在する。
【００２５】
光学監視層２０３の監視に使用可能な可能性がある元素として、例えば、リン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）が挙げられる。リンを含有する種は、２１４ｎｍ及び２５３ｎｍ、並びにチャンバ内ＯＥＳシステムによって監視されるその他の波長において、強い発光特徴を形成する。硫黄は、３６４ｎｍ、３７４ｎｍ、及び３８４ｎｍに密に集中した強い発光特徴を形成する。
【００２６】
特定の典型的な実施形態では、光学監視層２０３は、Ｐ又はＳを含むポリマ材料又はエラストマ材料から形成される。これらの特定の材料は、なかでもとりわけ、弾性率、熱膨張係数、及び接合強度において優れた機械特性を有する。リンを含有する適切なポリマとして、例えばポリ（ジクロロホスファゼン）及びポリ（ビス（フェノキシ）ホスファゼン）を含むポリホスファゼンが挙げられる。これらのポリマは、通例の有機溶媒に溶解可能であり、挟まれた監視ベルトとして適用可能な膜状に容易に作成することができる。
【００２７】
次に、図３を参照すると、代替の典型的ＥＳＣ構造３００の一部分は、エッジ接合層３０１、エッジ接合スペーサ層３０３、エッジ接合カバー層３０５、及び光学監視層３０７を含む。エッジ接合層３０１、エッジ接合スペーサ層３０３、及びエッジ接合カバー層３０５は、全て同じ材料からなってよい。或いは、これらは、もし、上記の適正な機械的要件及び化学的要件を満たすとともに更に互いに適正に接合可能であるならば、異なる材料でそれぞれ形成されてもよい。図３の光学監視層３０７は、例えば、上記のようにＰ（リン）又はＳ（硫黄）元素から製作されてよく、プラズマガス内に存在する揮発性のＰ含有種又はＳ含有種の量を増やしてＯＥＳ検出の実現可能性を高めるために、図のように配置されてよい。光学監視層３０７の可能表面積が大きいことによって、こうして、光学監視層２０３（図２）と比べて大きい信号対雑音比が提供される。
【００２８】
エッチングプロセスのためにリン含有膜又はイオン含有ガスを使用する産業では、専らエッジビード浸食に関連した特定の発光特徴を識別することに困難を予期される可能性がある。しかしながら、エッジビード内ではないところにおける更なる監視元素の存在を回避するために、幾つかの方法が使用されてよい。例えば、ウエハ間の発光特徴の差を経時的に測定及び比較すること、処理中及び洗浄中（ウエハがプロセスチャンバ内にないとき）の両方で発光を測定すること、並びに少なくとも１つがＥＳＣエッジ監視層内を除いてプロセスチャンバ内に存在しないトレーサ材料の配列を使用することなどがある。更に、伝導性材料からの監視層の形成は、光学的測定に代わる又は光学的測定に追加のいずれかの監視手順を提供する。
【００２９】
図４では、代替の典型的ＥＳＣ構造４００の一部分は、エッジ接合層４０１及び電気監視層４０３を含む。この実施形態では、エッジ接合層４０１は、電気的に非伝導性であるか、又は低電気伝導性を有するかのいずれかである。電気監視層４０３は、開かれた円形を形成し、その電気抵抗は、例えばオームメータ４０５によって測定される。当業者ならば、オームメータ４０５が、ケルビン検出装置、４点プローブ、又は抵抗若しくは伝導性の変化を測定するためとして当該分野で知られたその他のタイプの装置で置き換え可能であることがわかる。
【００３０】
電気監視層４０３がプラズマに暴露されるにつれ、それに含まれる伝導性材料はプラズマ種と反応し、電気監視層４０３の電気抵抗は、通常、電気監視層の寸法の縮小ゆえに急速に増大する。プラズマ反応及びイオン衝撃ゆえに電気監視層４０３が壊れると、効果的に形成されていた電気回路は開かれることになる。
【００３１】
特定の典型的な実施形態では、電気監視層４０３を作成するための伝導性材料は、プラズマ感受性であり、プラズマ種に対して反応性である。プラズマガス種との反応の結果として生じる生成物は、したがって、揮発性である。このような伝導性材料は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、様々なホウ素含有材料（例えば窒化ホウ素（六方晶ｈ−ＢＮ及び立方晶Ｃ−ＢＮの両方））、並びに元素半導体含有材料及び化合物半導体含有材料を含む。これらの材料は、様々な厚さに製作することができ、その一例は、１ミクロンから２０ミクロンまでである。材料は、例えば化学気相蒸着（ＣＶＤ）、物理気相蒸着（ＰＶＤ）、並びによくあるその他の膜堆積技術及び膜形成技術を含む当該分野で知られた方法によって、エッジ接合層４０１に施されてよい。エッジ接合層４０１は、例えば、電気監視層４０３を挟む様々なポリマからなってよい。例えば、シリコーン、エポキシ、及びポリイミドなどの材料は、いずれもプラズマ耐性であり、様々なプラズマ処理環境に適しているであろう。
【００３２】
熱膨張による亀裂に関連した潜在的問題を軽減するために、伝導性ポリマから伝導性の膜を形成することもできる。通常は芳香環で構成されるこれらの材料は、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリペリナフタレン、及びポリ（フェニレンスルジフェニレンアミン）（ＰＰＳＡ）を非限定的に含む。
【００３３】
更なる典型的な実施形態（不図示）では、代替の電気監視手法は、エッジビード材料積層内で図４に類似した挟まれた伝導層を使用する。伝導層は、ＥＳＣ基板（一例として、基板はアルミニウムから形成される）に電気的に接触している。プラズマから基板を通って（プラズマ又はアースに相対的な制御電圧で）伝導される直流が、経時的に監視されてよい。伝導される直流は、保護層の浸食に伴い変化することによって、電気監視層の抵抗を増大させる。
【００３４】
本発明は、その特定の実施形態に関連して上述される。しかしながら、当業者ならば、添付の特許請求の範囲に明記された、より広範囲の本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更が可能であることが明らかである。
【００３５】
例えば、特定の実施形態は、用いられる材料タイプ及び層を幾つか説明している。当業者ならば、これらの材料及び層が可変であること、並びに本明細書で示されたこれらがエッジバンド監視の新規の特性を説明するための例示目的にすぎないことがわかる。また、当業者ならば、更に、本明細書で説明された技術及び方法が過酷なプラズマ＆ケミカル環境で動作するあらゆる種類の構造に適用可能であることがわかる。半導体産業の静電チャックへの応用は、純粋に、当業者が本発明の様々な実施形態を説明するのを助けるための一例として使用される。
【００３６】
更に、当業者ならば、本明細書で開示された情報を検討しなおすことによって、エッジバンドモニタの実施形態がアナログ形態はもちろんバイナリ（すなわちgo／no-goゲージ（合否判定ゲージ））形態でも使用可能であることがわかる。例えば、監視層が損耗するにつれ、抵抗は増大し、監視可能になる。ＥＳＣ構造は、抵抗が所定のレベルに達した後に初めて再加工されればよい。同様の構想は、例えば反射率の変化を観察しつつ光学監視を用いる実施形態に対して用いられてもよい。更に、光学監視及び電気監視の実施形態は、個別に示されているが、これらは、多岐に及ぶエッチング環境及びデポジション環境で動作するために組み合わされてもよい。
【００３７】
更に、半導体という用語は、説明全体を通じてデータストレージ、フラットパネルディスプレイ、及びそれらの関連又はその他の産業を含むものと解釈されるべきである。これらの及びその他の様々な実施形態は、全て、本発明の範囲内である。明細書及び図面は、したがって、限定的意味ではなくむしろ例示的だと見なされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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